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Effects of exogenous nitrogen on N2O production processes in wetland soils of different restoration phases in the Yellow River estuary.

黄河口不同恢复阶段湿地土壤N2O


以黄河口生态恢复前后未恢复区(R0)、2007年恢复区(R2007)和2002年恢复区(R2002)的芦苇湿地为研究对象,研究了不同形态氮输入对湿地土壤N2O产生过程的影响与贡献.结果表明: 硝态氮(NO3--N)输入对恢复区湿地土壤N2O总产生量的影响远远大于铵态氮(NH4+-N),但两者均抑制了R0土壤的N2O总产生量.尽管NO3--N输入对R2002表层土壤N2O总产生量的影响明显大于R2007,但二者的N2O产生量均随氮输入量的增加而增加.恢复区湿地土壤的反硝化作用和硝化细菌反硝化作用受NO3--N输入的影响明显,而R0土壤产生N2O的生物过程受其影响并不显著.尽管NH4+-N输入对湿地土壤N2O的总产生量影响不大,但其输入整体促进了R0土壤的硝化细菌反硝化作用、R2007土壤的硝化作用和R2002土壤的非生物作用.比较而言,NO3--N输入对R0、R2007和R2002湿地土壤N2O产生的非生物作用主要表现为抑制,NH4+-N输入则整体提高了R0和R2002湿地土壤非生物作用的N2O产生量,这与不同形态氮输入对土壤pH的调节作用密切相关.研究发现,NO3--N输入大大增加了湿地土壤的N2O总产生量,改变了原有湿地土壤生物作用和非生物作用的贡献模式,故生态恢复工程导致的营养盐输入(NO3--N)应受到特别关注.

The effects of exogenous nitrogen on N2O production processes in the soils of un-restoration wetland (R0), restoration wetland since 2007 (R2007) and restoration wetland since 2002 (R2002) of the Yellow River estuary were studied, and the contributions of different processes in N2O production were determined. Results showed that the N2O production of restoration wetland soils (R2002 and R2007) with NO3--N addition was much higher than that with NH4+-N addition, but both NH4+-N and NO3--N additions demonstrated inhibition on the N2O production of soils in R0. Although the effect of NO3--N addition on the total N2O production of topsoil in R2002 was significantly higher than those in R2007, the values in R2002 and R2007 were greatly increased with increasing NO3--N addition. The denitrification and nitrifier denitrification processes in restoration wetland soils (R2002 and R2007) were greatly affected by NO3--N addition, but no significant influence on the non-biological processes of soil in R0 was observed. Although NH4+-N addition did not produce significant effects on the total N2O production of wetland soils, the nitrifier denitrification process in R0 soil, the nitrification process in R2007 soil and the nonbiological process in R2002 soil were generally stimulated. In R0 and R2002 soils, the N2O produced by non-biological processes was generally elevated with NH4+-N addition, while with NO3--N addition, the non-biological processes generating N2O in R0, R2002 and R2007 soils were generally inhibited, which was closely correlated with the regulation of soil pH caused by the import of exogenous nitrogen. This study found that the enrichment of NO3--N greatly enhanced the total N2O production of wetland soils and significantly altered the original contribution patterns of biological and nonbiological processes to N2O production. Thus, special attention should be paid on the influences of nutrient import (particularly NO3--N enrichment) induced by ecological restoration project on N2O production of wetland soils.


全 文 :黄河口不同恢复阶段湿地土壤 N2O
产生过程对氮输入的响应
孙志高1∗  孙文广2
( 1福建师范大学地理研究所 /湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室, 福州 350007; 2路易斯安那州立大学植物、环境与
土壤科学系, 巴图鲁日 70803)
摘  要   以黄河口生态恢复前后未恢复区(R0)、2007 年恢复区(R2007)和 2002 年恢复区
(R2002)的芦苇湿地为研究对象,研究了不同形态氮输入对湿地土壤 N2O产生过程的影响与贡
献.结果表明: 硝态氮(NO3
- ⁃N)输入对恢复区湿地土壤 N2O总产生量的影响远远大于铵态氮
(NH4
+ ⁃N),但两者均抑制了 R0土壤的 N2O总产生量.尽管 NO3
- ⁃N输入对 R2002表层土壤 N2O
总产生量的影响明显大于 R2007,但二者的 N2O 产生量均随氮输入量的增加而增加.恢复区湿
地土壤的反硝化作用和硝化细菌反硝化作用受 NO3
- ⁃N 输入的影响明显,而 R0土壤产生 N2O
的生物过程受其影响并不显著.尽管 NH4
+ ⁃N输入对湿地土壤 N2O的总产生量影响不大,但其
输入整体促进了 R0土壤的硝化细菌反硝化作用、R2007土壤的硝化作用和 R2002土壤的非生物作
用.比较而言,NO3
- ⁃N输入对 R0、R2007和 R2002湿地土壤 N2O 产生的非生物作用主要表现为抑
制,NH4
+ ⁃N输入则整体提高了 R0和 R2002湿地土壤非生物作用的 N2O 产生量,这与不同形态
氮输入对土壤 pH的调节作用密切相关.研究发现,NO3
- ⁃N 输入大大增加了湿地土壤的 N2O
总产生量,改变了原有湿地土壤生物作用和非生物作用的贡献模式,故生态恢复工程导致的
营养盐输入(NO3
- ⁃N)应受到特别关注.
关键词  恢复湿地; N2O; 硝化⁃反硝化作用; 氮输入; 黄河口
本文由国家自然基金面上项目(41371104, 41171424)、福建省“闽江学者奖励计划”项目和福建省高等学校“新世纪优秀人才计划”项目资助
This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41371104, 41171424), the Award Program for Minjiang River Scholar in
Fujian Province and the Program for New Century Excellent Talents in Fujian Province Universities.
2015⁃08⁃13 Received, 2016⁃01⁃25 Accepted.
∗通讯作者 Corresponding author. E⁃mail: zhigaosun@ 163.com
Effects of exogenous nitrogen on N2O production processes in wetland soils of different resto⁃
ration phases in the Yellow River estuary. SUN Zhi⁃gao1∗, SUN Wen⁃guang2 ( 1Institute of Geo⁃
graphy / Ministry of Education Key Laboratory of Humid Subtropical Eco⁃geographical Process, Fujian
Normal University, Fuzhou 350007, China; 2School of Plant, Environment and Soil Science, Louisi⁃
ana State University, Baton Rouge 70803, USA) .
Abstract: The effects of exogenous nitrogen on N2O production processes in the soils of un⁃restora⁃
tion wetland (R0 ), restoration wetland since 2007 (R2007 ) and restoration wetland since 2002
(R2002) of the Yellow River estuary were studied, and the contributions of different processes in
N2O production were determined. Results showed that the N2O production of restoration wetland
soils (R2002 and R2007) with NO3
- ⁃N addition was much higher than that with NH4
+ ⁃N addition, but
both NH4
+ ⁃N and NO3
- ⁃N additions demonstrated inhibition on the N2O production of soils in R0 .
Although the effect of NO3
- ⁃N addition on the total N2O production of topsoil in R2002 was signifi⁃
cantly higher than those in R2007, the values in R2002 and R2007 were greatly increased with increasing
NO3
- ⁃N addition. The denitrification and nitrifier denitrification processes in restoration wetland
soils (R2002 and R2007) were greatly affected by NO3
- ⁃N addition, but no significant influence on the
non⁃biological processes of soil in R0 was observed. Although NH4
+ ⁃N addition did not produce sig⁃
nificant effects on the total N2O production of wetland soils, the nitrifier denitrification process in R0
应 用 生 态 学 报  2016年 4月  第 27卷  第 4期                                            http: / / www.cjae.net
Chinese Journal of Applied Ecology, Apr. 2016, 27(4): 1135-1144                  DOI: 10.13287 / j.1001-9332.201604.030
soil, the nitrification process in R2007 soil and the non⁃biological process in R2002 soil were generally
stimulated. In R0 and R2002 soils, the N2O produced by non⁃biological processes was generally eleva⁃
ted with NH4
+ ⁃N addition, while with NO3
- ⁃N addition, the non⁃biological processes generating
N2O in R0, R2002 and R2007 soils were generally inhibited, which was closely correlated with the
regulation of soil pH caused by the import of exogenous nitrogen. This study found that the enrich⁃
ment of NO3
- ⁃N greatly enhanced the total N2O production of wetland soils and significantly altered
the original contribution patterns of biological and non⁃biological processes to N2O production.
Thus, special attention should be paid on the influences of nutrient import (particularly NO3
- ⁃N en⁃
richment) induced by ecological restoration project on N2O production of wetland soils.
Key words: restoration wetland; nitrous oxide (N2O); nitrification⁃denitrification; exogenous ni⁃
trogen; Yellow River estuary.
    N2O是仅次于 CO2 和 CH4的重要温室气体,增
温效应显著,其在过去 100 年中对全球温室效应的
贡献达 4% ~ 7%[1] .滨海湿地作为陆地和海洋过渡
区的重要组成部分,是海岸带一个非常重要的生态
类型.硝化⁃反硝化作用是滨海湿地土壤氮循环的重
要过程,其对土壤 N2O 的产生具有重要影响.目前,
大多数研究认为滨海湿地 N2O 的生成主要来自生
物过程,如硝化作用、硝化细菌反硝化作用和反硝化
作用,其中硝化细菌反硝化作用是硝化作用的一个
特殊过程[2] .Bouwman[1]指出,土壤微生物主导的硝
化⁃反硝化作用所产生的 N2O 约占全球大气中 N2O
总量的 90%.但也有研究表明,土壤中的部分 N2O
可能来自非生物作用,如铁的还原作用[3] .生物作用
和非生物作用作为导致生态系统氮气体损失(N2、
N2O等)的重要机制,其对 N2O 释放的贡献常因碳
氮输入强度、类型以及土壤理化性质等而存在较大
差异[4-5] .
氮输入增加对滨海湿地土壤硝化⁃反硝化作用
以及全球变暖的影响已成为当前国内外研究的热
点.总体而言,国外已对外源氮输入条件下滨海湿地
N2O排放过程、生成机制及影响因素进行了较多研
究,且研究对象已涉及海湾湿地[4,6]、滨岸盐沼[7]或
红树林沼泽[5,8] .与之相比,国内研究主要集中在外
源氮输入条件下滨海湿地 N2O 排放通量以及硝化
与反硝化潜势方面,且主要围绕闽江口湿地[9-10]开
展了一定的研究,而对于滨海湿地 N2O 生成过程对
氮输入响应的研究还鲜有报道.黄河口滨海湿地是
河口与渤海相互作用形成的重要湿地类型.当前,关
于黄河口滨海湿地 N2O 排放特征及影响因素已开
展了一些研究[11-12],但针对外源氮输入条件下湿地
土壤 N2O生成机制还未见报道.
20世纪 80 年代以来,黄河流域水量的年际变
化较大.根据利津水文站 1980—2007 年实测资料统
计,黄河流域利津水文站最大年径流量为 491 ×
108 m3(1983年),此后年径流量持续下降到 200×
108 m3左右,由此导致河水漫滩几率减少,侧渗补给
到黄河口两岸湿地的水量也呈明显减少趋势,使得
保护区内部分湿地严重退化.为此,黄河水利委员会
自 1999年开始对黄河水量实行统一调度,以引黄补
水为主要手段对退化湿地进行恢复.2002 年以来通
过引黄补水实施的湿地恢复工程不但为退化湿地定
期(每年调水调沙期间)输入了充足淡水,而且也为
其补充了大量氮营养(外源氮输入增加).已有研究
表明,生态恢复工程可使退化湿地土壤氮和有机质
含量、pH 值、质地和氧化还原电位等发生很大变
化[13-14] .特别是外源氮输入增加可显著影响土壤硝
化和反硝化过程,进而对土壤 N2O 释放量产生深刻
影响.目前,关于黄河口生态恢复工程引起的氮输入
增加对湿地土壤 N2O 生成机制的影响研究还未见
报道.鉴于此,本文应用 Wrage 等[15]于 2004 年报道
的研究方法,通过室内控制试验,研究了不同氮输入
类型和梯度下不同恢复阶段湿地土壤的 N2O 生成
机制及贡献,分析了外源氮输入对 N2O 排放过程的
影响.研究结果将有助于评估黄河口生态恢复工程
对湿地温室气体源 /汇功能的影响,并为下一步生态
工程调控湿地 N2O 排放和氮转化过程提供科学
依据.
1  研究区域与研究方法
1􀆰 1  研究区域
研究区位于山东省黄河三角洲国家级自然保护
区内(37°40′—38°10′ N, 118°41′—119°16′ E).保
护区属暖温带季风气候区,具有明显的大陆性季风
气候特点,雨热同期,四季分明,冷热干湿界限极为
明显.该区年平均气温 12. 1 ℃,无霜期 196 d,
≥10 ℃的年有效积温约 4300 ℃,年均蒸发量
6311 应  用  生  态  学  报                                      27卷
1962 mm,年均降水量为 551.6 mm,70%的降水集中于
7、8月.区域内地势十分平坦(平均坡降为 1 / 8000 ~
1 / 12000),生态格局时空变化迥异,湿地类型多样,
植被以草甸为主.
1􀆰 2  研究方法
1􀆰 2􀆰 1样品采集与处理  试验区位于山东黄河三角
洲自然保护区大汶流管理站和黄河口管理站所辖区
域内(图 1).按照“典型性、代表性、一致性”的原则,
设置未恢复区 (取样前一直处于退化状态,R0 )、
2002年恢复区(自 2002年开始生态恢复,采样时已
恢复 10年,R2002)和 2007年恢复区(自 2007年开始
生态恢复,采样时已恢复 5 年,R2007)3 个典型芦苇
湿地样地.在各采样区内采集 3 个典型土壤剖面,采
样深度为 0~20 cm,采样间隔为 10 cm.然后对 3 个
剖面样品进行等层次混合,共采集 12 个土壤样品.
将采集的土样带回实验室,自然风干后拣去石块、植
物残根等杂物,用球磨机磨碎,分成 2 份:一份用于
土壤理化性质测定(表 1);另一份用于培养试验.土
壤 pH值采用酸度计(PHS⁃3D)测定(水土比 2.5 ∶
1),电导率(水溶性盐总量 EC) 采用电导法(DDS⁃
307电导率仪)测定(水土比 5 ∶ 1),总氮(TN)采用
元素分析仪测定,NH4
+ ⁃N 和 NO3
- ⁃N 用 2 mol·L-1
的 KCl 浸提后通过连续流动分析仪 ( Bran⁃Lubee
AAA3)测定,有机碳采用高温外热重铬酸钾容量法测
定,土壤粒度采用激光粒度仪测定,按国际制分类.
1􀆰 2􀆰 2试验方法  称取 10 g 过 2 mm 孔筛的 3 种供
试土样(每种分 0 ~ 10 和 10 ~ 20 cm 两个土层),分
别放入 300 mL 血清瓶中.加适量去离子水调整到
80%田间持水量(WHC),并基于当前湿地年均输入
氮量设置 4 个硝态氮(NO3
- ⁃N)输入梯度:对照(0
mg·kg-1, N0 )、低氮 ( 0􀆰 01 mg· kg
-1, N1 )、中氮
(0􀆰 02 mg·kg-1,N2)和高氮(0.03 mg·kg
-1,N3).用
橡胶塞塞住瓶口,橡胶塞中间打一小孔,内插玻璃
图 1  黄河三角洲自然保护区位置及恢复区样点
Fig.1  Location of the Yellow River Natural Reserve and experi⁃
mental sites of wetland restoration.
管,管外再套一段硅橡胶软管,用合适的硅橡胶塞塞
紧硅橡胶软管通气口,作为气体取样口,瓶塞周围及
小孔处涂上硅胶防止漏气.置于 25 ℃的培养箱中预
培养 1 d 后,按照表 2 所示添加抑制剂后继续在
25 ℃恒温培养箱内培养 24 h.分别在添加抑制剂后
培养的第 0、6和 24小时抽取定量气体,立刻用 Agi⁃
lent 7890气相色谱仪测定 N2O 含量.试验设 3 个重
复,共 288份,研究 NO3
- ⁃N输入对 N2O生成过程的
影响.采用同样方法,设置 4 个铵态氮(NH4
+ ⁃N)输
入梯度: 对照 ( 0 mg · kg-1, N0 )、 低氮 ( 0􀆰 01
mg·kg-1,N1 )、中氮 ( 0. 02 mg·kg
-1,N2 )和高氮
(0􀆰 03 mg·kg-1,N3),设 3 个重复,共 288 份,研究
NH4
+ ⁃N输入对土壤 N2O生成过程的影响.
1􀆰 2􀆰 3计算方法  N2O产生量采用下式计算:
N2ONi = N2OO-N2OAO
N2ODe = N2OA-N2OAO
N2OND = N2OC -N2ONi -N2ODe -N2OAO = N2OC -
N2OO-N2OA+N2OAO
N2OOS = N2OAO
式中:N2ONi 、N2ODe 、N2OND、N2OOS分别表示硝化作
表 1  供试土壤理化性质
Table 1  Physical and chemical properties of wetland soils in different restoration phases
样点
Site
土壤深度
Soil depth
(cm)
颗粒组成 Grain size
黏粒
Clay
(<2 μm)
粉粒
Silt
(2~20 μm)
砂粒
Sand
(>20 μm)
电导率
Electrical
conductivity
(dS·m-1)
pH TN
(g·kg-1)
SOC
(g·kg-1)
NH4 + ⁃N
(mg·kg-1)
NO3 - ⁃N
(mg·kg-1)
R0 0~10 6.31 46.07 47.62 4.33 7.97 0.54 2.37 6.75 7.26
10~20 5.46 41.12 53.42 1.32 7.98 0.43 1.01 9.22 5.04
R2007 0~10 6.31 46.83 46.86 0.16 7.64 0.68 4.64 9.83 5.37
10~20 5.99 42.57 51.44 0.18 8.27 0.49 2.05 7.94 5.36
R2002 0~10 7.96 65.42 26.62 0.20 7.88 0.10 6.12 11.88 5.59
10~20 7.25 55.98 36.78 0.16 7.97 0.72 3.71 12.41 3.28
TN: 总氮 Total nitrogen; SOC: 土壤有机碳 Soil organic carbon. 下同 The same below.
73114期                    孙志高等: 黄河口不同恢复阶段湿地土壤 N2O产生过程对氮输入的响应         
表 2  抑制剂及其对 N2O产生过程的影响
Table 2  Inhibitors used and their effects on soil processes generating N2O
影响过程
Affected process
对照
Control
(C)
加少量 C2H2
With small
concentration of C2H2
(0.1 kPa) (A)
加大量 O2
With mass
concentration of O2
(100 kPa) (O)
加少量 C2H2 和大量 O2
With small
concentration of C2H2
in O2 (AO)
硝化作用 Nitrification + - + -
硝化细菌反硝化作用 Nitrifier denitrification + - - -
反硝化作用 Denitrification + + - -
非生物作用 Non⁃biological process + + + +
+: 此过程可以发生 Process could take place; -: 此过程被抑制 Process was blocked.
用、反硝化作用、硝化细菌反硝化作用和非生物作用
的 N2O产生量;下标 C、A、O 和 AO 的含义详见表 2.
不同恢复阶段湿地不同过程 N2O 贡献的百分数为
该过程 N2O产生量与总产生量比值.正值表示该过
程土壤释放 N2O,负值表示存在其他过程与该过程
竞争反应基质,使得该过程表观上吸收 N2O.
利用添加抑制剂后 0、6 和 24 h 测定的 N2O 排
放速率(μL·L-1),应用 Slope 函数,求得 N2O 浓度
随时间变化的回归曲线斜率(dc / dt),选择拟合优度
|R | >0.90的数值,按下式计算 N2O产生率:
P= dc
dt
× V
MV
×
MW

×273

式中:P为 N2O产生率(μg·kg
-1·h-1);dc / dt为血
清瓶内 N2O浓度随时间变化的回归曲线斜率(μL·
L-1·h-1);V为血清瓶内气体体积(L);W为干土质
量(g);MW为 N2O 的分子量(g);MV为标准状态下
1 mol气体的体积(L);T为培养温度(K).
1􀆰 3  数据处理
运用 Origin 8.0软件对数据进行作图和计算,采
用 SPSS 16. 0 软件对不同恢复阶段 ( R0、 R2002和
R2007)以及不同氮(NO3
- ⁃N 或 NH4
+ ⁃N)输入处理间
的数据差异进行单因素方差分析(One⁃way ANO⁃
VA),显著性水平设定为 α= 0.05.
2  结果与分析
2􀆰 1  N2O生成过程对硝态氮输入的响应
NO3
- ⁃N输入梯度对 R0、R2007和 R2002湿地表层
土壤 N2O总产生量的影响显著且差异较大(图 2).
随着 NO3
- ⁃N 输入量的增加,R0的 N2O 总产生量除
在中氮处理下略有增加外,其他氮输入处理反而降
低.与之不同,R2007的 N2O总产生量在高氮处理下增
加 3.7倍,而 R2002的 N2O总产生量在低氮、中氮和高
氮处理下分别增加 25.9、101.6 和 169.4 倍.方差分
析表明,不同恢复阶段(R0、R2007和 R2002)湿地土壤
N2O总产生量在不同氮输入处理间的差异并不显著
(P>0.05).具体而言,氮输入处理对不同恢复阶段
湿地土壤 N2O生成过程的影响差异较大.低氮处理
下,R0的硝化作用和反硝化作用占主导作用,而硝
化细菌反硝化作用表现为很大的削弱作用;R2002的
反硝化作用、硝化细菌反硝化作用和非生物作用均
增加明显,尤其是反硝化作用增加 10.71 倍,并在
N2O产生过程中发挥主导作用.与之相比,R2007的硝
化作用和非生物作用受到明显抑制.中氮处理下,R0
除硝化细菌反硝化作用略有提高外,其他过程均受
到明显抑制;R2002的硝化作用和硝化细菌反硝化作
用均明显增加,分别增加 306.48和 84.50倍;而 R2007
的反硝化作用增加 4.86倍,并在N2O产生过程中发
挥主导作用.高氮处理下,R0的硝化作用和非生物作
用增加且占主导作用,而 R2007和 R2002的反硝化作用
均增加明显,二者的 N2O产生量分别占总产生量的
100.0%和 93.0%.
    湿地亚表层土壤的 N2O产生量受 NO3
- ⁃N输入
的影响较表层土壤低(图 2).与表层土壤完全不同,
R0、R2007和 R2002的 N2O 总产生量在低氮、中氮和高
氮处理下均明显降低.具体而言,氮输入处理对不同
恢复阶段湿地土壤 N2O 生成过程的影响明显不同.
低氮处理下,R0和 R2002的硝化细菌反硝化作用和非
生物作用均受到明显促进,硝化作用略有增加且占
主导作用;R2007不同 N2O 生成过程的响应程度较为
一致,均受到明显抑制.中氮处理下,R2002的硝化作
用增加明显,并与非生物作用一起发挥着主导作用;
R0和 R2007均表现为硝化作用、反硝化作用和硝化细
菌反硝化作用受到明显抑制.高氮处理下,R2007硝化
细菌反硝化作用和非生物作用的 N2O 产生量升高,
而 R0和 R2007的生物作用(硝化⁃反硝化作用和硝化
细菌反硝化作用)均表现为抑制.方差分析表明,氮
输入对 R0、R2007和 R2002土壤反硝化作用、硝化细菌
反硝化作用和非生物作用下的 N2O 产生量均存在
显著影响(P<0.05).
8311 应  用  生  态  学  报                                      27卷
2􀆰 2  N2O生成过程对铵态氮输入的响应
NH4
+ ⁃N输入梯度对 R0、R2007和 R2002湿地表层
土壤 N2O 总产生量的影响差异较大(图 3).随着
NH4
+ ⁃N输入的增加,R0的 N2O 总产生量反而降低;
除 R2007在高氮处理下降低 33. 1%外,其与 R2002的
N2O总产生量整体均呈增加趋势.具体而言,NH4
+ ⁃N
输入对 R0 N2O生成过程的影响较小,其在高氮处理
下的硝化作用和反硝化作用有所降低,而硝化细菌
图 2  硝态氮输入对湿地土壤 N2O产生过程的影响
Fig.2  Effects of NO3
- ⁃N addition on wetland soil processes generating N2O.
Ni: 硝化作用 Nitrification; De: 反硝化作用 Denitrification; ND: 硝化细菌反硝化作用 Nitrifier denitrification; OS: 非生物源 Non⁃biological
process. TP: 总产生量 Total production. 下同 The same below.
图 3  铵态氮输入对湿地土壤 N2O产生过程的影响
Fig.3  Effects of NH4
+ ⁃N addition on wetland soil processes generating N2O.
93114期                    孙志高等: 黄河口不同恢复阶段湿地土壤 N2O产生过程对氮输入的响应         
反硝化作用和非生物作用有所增强.与之相比,R2007
和 R2002的 N2O 生成过程受 NH4
+ ⁃N 输入的影响较
大.不同氮输入处理对 R2007N2O 产生过程的影响不
尽一致,中氮处理下,R2007的硝化作用和非生物作用
有所降低,而硝化细菌反硝化作用增强明显;R2002的
N2O生成过程在高氮处理下的表现与 R2007在中氮
处理下的规律一致,均是硝化作用和非生物作用有
所降低,而硝化细菌反硝化作用增强明显.方差分析
表明,氮输入仅对 R0、R2007和 R2002土壤反硝化作用
下的 N2O产生量存在显著影响(P<0.05).
湿地亚表层土壤的 N2O产生量受 NH4
+ ⁃N输入
的影响亦较大(图 3).R0、R2007和 R2002的N2O总产生
量均在低氮处理下增加明显,相对于对照处理分别
增加 28.3%、76.9%和 11.2%;中氮和高氮处理则对
R0和 R2002的 N2O生成过程产生明显抑制作用.具体
而言,R0的硝化作用 N2O产生量在低氮处理下有所
增加,而硝化细菌反硝化作用和非生物作用的 N2O
产生量却明显降低.与之相比,R2007的各 N2O生成过
程在低氮和中氮处理下的响应程度较为一致,即硝
化作用的 N2O产生量升高,非生物作用的 N2O产生
量降低,而硝化细菌反硝化作用和反硝化作用对
N2O产生的抑制作用亦得到明显缓解.R2002的 N2O各
产生过程对不同氮输入处理的响应程度差异较大,硝
化细菌反硝化作用对 N2O 的产生均表现为明显抑
制,而非生物作用对 N2O产生的贡献却明显增强.
3  讨    论
3􀆰 1  氮输入水平对湿地土壤 N2O生成过程的影响
3􀆰 1􀆰 1硝态氮输入与 N2O 生成过程   湿地土壤中
N2O的产生是由土壤中可利用性氮、土壤 O2 含量、
参与硝化⁃反硝化作用的可利用性底物共同决定.本
研究表明,NO3
- ⁃N 输入水平对湿地土壤 N2O 总产
生量的影响存在明显差异.R2002表层土壤的 N2O 总
产生量受 NO3
- ⁃N 输入的影响很大,其在不同氮输
入水平下的 N2O总产生量增加明显(图 2).相比而
言,NO3
- ⁃N输入对 R2007表层土壤 N2O 总产生量的
影响尽管较小,但总体呈增加趋势.这与国内外的相
关研究结果基本一致. Muñoz⁃Hincapié 等[5]在加勒
比海东北岸波多黎各红树林湿地的研究发现,沉积
物的 N2O通量随 NO3
- ⁃N 含量的升高而逐渐增加.
Aelion等[16]对美国南卡罗来那滨海平原 N2O 排放
的研究也表明,随着 NO3
- ⁃N 浓度的增加,N2O 产生
速率和转化效率均增加.万晓红等[17]构建人工模拟
湿地系统进行外加氮(NO3
- ⁃N)试验的研究也指出,
NO3
- ⁃N是 N2O产生的直接根源,是湿地 N2O 产生
和排放最为重要的影响因子,随着 NO3
- ⁃N 输入量
的增加,湿地 N2O 排放通量亦呈指数增加趋势.
NO3
- ⁃N 输入对 N2O 产生促进作用的原因主要在
于:一方面 NO3
- ⁃N 为反硝化作用发生的直接基质,
随着氮输入的增加,反硝化作用进行强烈,从而促进
反硝化作用过程产生 N2O;另一方面,NO3
- ⁃N 输入
后土壤微生物活性提高,促进了硝化⁃反硝化作用进
行,导致了一部分氮以 N2O的形式排放.与表层土壤
相比,R2002和 R2007亚表层土壤的 N2O 总产生量低且
在不同氮输入水平下均受到明显抑制.表层较高的
N2O产生量主要取决于以下两方面:一是 R2002和
R2007表层土壤的 SOC 含量均明显高于亚表层土壤
(表 1),较高的 SOC含量在 NO3
- ⁃N 输入条件下,硝
化⁃反硝化反应基质充足,为其提供了充足能量;二
是由于 R2002和 R2007表层土壤 NO3
- ⁃N含量高于亚表
层土壤,其反硝化潜势较强,在较高的 NO3
- ⁃N 输入
条件下,N2O产生量随之增加.本研究还表明,相比
R2007和 R2002,R0不同土层的 N2O总产生量在不同氮
输入水平下均受到明显抑制(表层中氮输入水平除
外).原因与 R0土壤的含盐量较高(远远高于 R2007和
R2002,表 1),而较高的盐分可对硝化⁃反硝化作用产
生一定的抑制作用[18] .相关研究还表明,反硝化作
用是 N2O 产生的主要过程[15] .当无氮输入时,土壤
NO3
- ⁃N是反硝化作用的限制因子,但当 NO3
- ⁃N 含
量达到一定数值后,水分和碳源将会转换成反硝化
作用的限制因子,在这种状态下土壤氮的反硝化量
与输氮量无关[19-20] .R0土壤的 N2O 总产生量在不同
氮输入水平下受到抑制可能也与其 SOC 含量明显
低于 R2007和 R2002有关.较高的有机碳含量为微生物
活动提供了大量所需能源和基质,从而有助于 N2O
的产生[21] .然而,NO3
- ⁃N 持续增加并不能一直促进
N2O产生,当其达到一定量时反而会对反硝化损失
速率产生一定的抑制作用.本研究亦发现,R2007的表
层土壤在高氮处理下的 N2O 总产生量受到明显抑
制,这可能是由于较高的 NO3
- ⁃N 输入短时间内强
烈刺激了土壤微生物的生长,加速了土壤有机碳的
矿化作用,大量消耗土壤中的有效碳源,明显改变了
土壤的碳氮比.与此同时,土壤中的有效氧得以大量
消耗,进而使其成为微生物生长的限制因素,最终抑
制了 N2O的生成.
本研究还表明,湿地土壤 N2O 产生的生物作用
0411 应  用  生  态  学  报                                      27卷
(硝化作用、硝化细菌反硝化作用和反硝化作用)和
非生物作用各个过程对 NO3
- ⁃N 输入水平的响应程
度并不一致.研究发现,恢复区湿地土壤的反硝化作
用和硝化细菌反硝化作用受 NO3
- ⁃N 输入的影响非
常明显.不同 NO3
- ⁃N 输入水平下,R2002土壤的 N2O
产生主要以反硝化作用和硝化细菌反硝化作用为
主,但 NO3
- ⁃N输入对 R0湿地土壤生物过程的影响
不大. Seitzinger 等[22] 的研究认为,反硝化潜势由
NO3
- ⁃N含量和土壤有机碳的可利用性这两方面来
决定.R2002不同土层 SOC 含量高于 R0和 R2007,所以
其反硝化潜势较强,但 NO3
- ⁃N 又是反硝化作用的
直接基质,R2002不同土层的 NO3
- ⁃N 含量低于 R0和
R2007,由此使得其反硝化作用并没有充分表现出来.
因此,NO3
- ⁃N输入为 R2002土壤的反硝化作用提供了
大量反应基质,促进了其 N2O的产生.相关研究也得
到类似结论.Ding 等[23]指出,细菌的反硝化潜势在
NO3
- ⁃N不受限制的情况下由沉积物中的有机碳含
量决定,这也可能是导致 NO3
- ⁃N 输入对 R2007土壤
反硝化作用影响不大的原因.由于 R2007土壤的 SOC
含量较 R2002低,不能满足较高氮输入条件下参与反
硝化作用微生物所需的能量,由此可能导致 R2007土
壤的反硝化作用对 NO3
- ⁃N输入的响应并不明显.本
研究还发现,NO3
- ⁃N 输入对 R0湿地土壤生物过程
的影响并不明显,原因可能主要有 3 方面:一是 R0
的 EC较高,不利于参与反硝化作用的微生物活动;
二是 R0的 SOC含量低,不能为 R0湿地土壤反硝化
作用微生物活动提供所需的能源和基质;三是 R0本
身 NO3
- ⁃N含量较高,当 NO3
- ⁃N 输入时,并不能显
著刺激其反硝化过程.本研究还表明,NO3
- ⁃N 输入
对 R0、R2007和 R2002湿地土壤非生物作用的影响主要
表现为抑制.这主要是由于 NO3
- ⁃N输入为湿地土壤
硝化⁃反硝化作用提供了大量直接反应基质,从而使
得参与硝化⁃反硝化作用的微生物活性增强,减小了
用于非生物作用的反应基质.
综上所述,NO3
- ⁃N输入大大增加了湿地土壤的
N2O总产生量,改变了原有土壤生物作用和非生物
作用的贡献模式,故生态恢复工程导致的 NO3
- ⁃N
养分输入应受到特别关注.
3􀆰 1􀆰 2铵态氮输入与 N2O 生成过程   本研究表明,
NH4
+ ⁃N输入对不同湿地土壤 N2O 总产生量的影响
不尽一致.低氮水平下,R2002的 N2O总产生量均显著
增加,且其值高于中氮和高氮处理.这主要是由于在
较高 SOC条件下,微生物活动所需的能量丰富,添
加的 NH4
+ ⁃N可较快转化为 NO3
- ⁃N,为反硝化作用
提供底物,进而促进反硝化过程产生更多的 N2O.当
过多的 NH4
+ ⁃N输入时,其转化为 NO3
- ⁃N 也相对较
多,但消耗的能量随之增多,所以在一定的 SOC 条
件下,用于硝化⁃反硝化作用的能量就会减少,从而
不利于 N2O 的产生.与 R2002相比,不同氮输入水平
下 R2007土壤的 N2O总产生量尽管增加较小,但整体
表现为随氮输入量的增多而增加,这与其 SOC 含量
低于 R2002,微生物所需的能量较少有关.本研究亦表
明,相比 R2007和 R2002,R0的 N2O总产生量在 NH4
+ ⁃N
输入条件下明显受到抑制,原因可能主要有 3方面:
一是输入的 NH4
+ ⁃N转化为硝化⁃反硝化作用的底物
NO3
- ⁃N需要消耗大量能量,SOC可为微生物作用提
供较多的能量,但 R0土壤的 SOC 含量较低,明显低
于 R2007和 R2002(表 1);二是本研究的培养时间较短,
仅为 24 h,由此使得输入的 NH4
+ ⁃N 并不能很快的
转化为反硝化作用所需的 NO3
- ⁃N,从而不能促进
N2O的产生;三是 R0土壤的 EC相对较高,不利于硝
化⁃反硝化作用的进行,从而抑制 N2O的产生.
本研究还发现,NH4
+ ⁃N 输入条件下,R2007土壤
的硝化作用明显增强,且其对 N2O 的产生贡献率也
显著增加.相关研究表明,土壤 NO3
- ⁃N 含量的高低
是表征土壤硝化作用强弱的重要参数,所以其值越
高硝化潜力越强[9] .本研究中,R2007土壤的 NH4
+ ⁃N
含量明显高于 R2002和 R0(表 1),所以其硝化潜力很
大,NH4
+ ⁃N输入后,其转化的 NO3
- ⁃N 也显著增加,
在较高的硝化潜力下,其硝化作用产生的 N2O 明显
增加.另有研究表明,硝化细菌的最适 pH 为 7.7 ~
8􀆰 1,过高的 pH 会降低细菌活性,进而影响土壤硝
化作用[24] .本研究中,生态恢复工程导致 R2007表层
土壤的 pH值有所降低(表 1),适宜硝化作用进行,
从而促进其硝化作用 N2O的产生.NH4
+ ⁃N输入条件
下,R0土壤的生物作用(硝化作用、反硝化作用和硝
化细菌反硝化作用)受氮输入的影响并不明显,这
主要是由于其 EC 较高,不利于硝化⁃反硝化作用的
进行.本研究亦发现,NH4
+ ⁃N输入条件下,R0土壤的
硝化细菌反硝化作用明显增强.这与 Wrage 等[2]的
研究结果一致,即高的 NH4
+ ⁃N 含量、低有机碳和氧
气含量以及低 pH 环境下有利于硝化细菌反硝化作
用的进行.本研究还表明,NH4
+ ⁃N 输入整体提高了
R2002土壤非生物作用的 N2O产生量.已有研究表明,
NH4
+ ⁃N与 MnO反应生成的 N2O 量远高于 NO2
-分
解产生的 N2O量[25] .孙文广等[26]的研究表明,黄河
14114期                    孙志高等: 黄河口不同恢复阶段湿地土壤 N2O产生过程对氮输入的响应         
口地区 Mn 含量较高,沉积物中 Mn 含量均值为
451􀆰 9 mg·kg-1 .因而,在土壤具有较高 MnO 条件
下,NH4
+ ⁃N输入可为湿地土壤的非生物作用提供所
需基质,从而导致其非生物作用产生的 N2O量增多.
另外,NO2
-可在碱性土壤中进行短暂积累,在酸性
或弱酸性土壤中更容易被迅速分解掉[27] .通常认
为,pH是调控土壤中非生物作用(化学反硝化)的
一个主要因素[25],因而低的 pH 可能会大大增加非
生物作用的 N2O 产生量.Nägele 等[28]的研究发现,
pH= 4时土浆产生的 N2O 和 NO 分别有 6%和 71%
来自于非生物作用(化学反硝化).由于本研究中
NH4
+ ⁃N的输入可能会使土壤呈弱酸性,因而使其非
生物作用的 N2O 产生量大大增加,这与孙伟[29]的
研究结果一致,低 pH 土壤的 N2O 产生基本均来自
纯化学过程.
综上所述,尽管 NH4
+ ⁃N 输入对湿地土壤 N2O
的总产生量影响不大,但其输入却能明显增加硝化
作用和硝化细菌反硝化作用的 N2O产生量.因而,在
湿地 NH4
+ ⁃N输入增加情况下硝化细菌反硝化作用
的 N2O产生量不容忽视.
3􀆰 2  氮输入类型对湿地土壤 N2O生成过程的影响
本研究表明,NO3
- ⁃N 输入对湿地土壤 N2O 总
产生量的影响远远大于 NH4
+ ⁃N 输入,这与不同恢
复阶段湿地土壤 NH4
+ ⁃N 和 NO3
- ⁃N 本身背景值存
在明显差异有关.本研究表明,不同恢复阶段湿地土
壤的 NH4
+ ⁃N 和 NO3
- ⁃N 含量整体表现为 NO3
- ⁃N<
NH4
+ ⁃N(表 2),这也导致了其响应不同氮输入类型
的程度存在一定差异.反硝化潜势由 NO3
- ⁃N含量和
土壤有机碳的可利用性这两方面来决定,NO3
- ⁃N又
是反硝化作用的直接基质.不同湿地土壤的 NO3
- ⁃N
含量较低,由此使得其反硝化作用并没有充分表现
出来,而当大量 NO3
- ⁃N 输入后,其反硝化作用明显
增加.NH4
+ ⁃N含量亦可影响硝化⁃反硝化作用,由于
不同恢复阶段湿地土壤的 NH4
+ ⁃N 含量较高,所以
其硝化⁃反硝化作用的进行并不受 NH4
+ ⁃N 限制,当
NH4
+ ⁃N输入后,其对硝化⁃反硝化作用的影响并不
显著.相关研究亦得到类似结果.万小红等[17]构建人
工湿地模拟白洋淀芦苇湿地对外加氮响应的试验结
果表明,外源氮可影响湿地系统的 N2O 排放量.其
中,NO3
- ⁃N的影响远大于 NH4
+ ⁃N,原因主要取决于
两方面:一是因为硝酸盐是 N2O 产生的主要影响因
子,增加 NO3
- ⁃N 进入湿地系统的浓度可在一定程
度上增强 N2O的排放;二是湿地 N2O的排放主要发
生在反硝化作用过程中,外源 NO3
- ⁃N 直接促进了
反硝化作用的进行,进而可促进 N2O的产生.本研究
中,NO3
- ⁃N 为反硝化作用发生的直接基质,随
NO3
- ⁃N输入的增加,反硝化作用反应强烈,进而促
进 N2O 的产生.由于输入的 NH4
+ ⁃N 转化为硝化⁃反
硝化作用的底物 NO3
- ⁃N 需经过一定的反应过程,
所以其对于 N2O产生的影响相对于 NO3
- ⁃N而言较
弱.另外,本研究培养时间较短,仅为 24 h,由此使得
输入的 NH4
+ ⁃N 并不能很快转化为反硝化作用所需
的 NO3
- ⁃N,从而不能促进 N2O产生.
本研究还表明,恢复区湿地土壤反硝化作用和
硝化细菌反硝化作用受 NO3
- ⁃N 输入的影响很大.
R2002土壤在不同 NO3
- ⁃N输入水平下的 N2O 产生主
要以反硝化作用和硝化细菌反硝化作用为主,而在
不同 NH4
+ ⁃N 输入水平下,土壤 N2O 的各产生过程
对 NH4
+ ⁃N 输入的响应并不明显,反硝化作用甚至
还对 N2O的产生存在较大的削弱作用.原因在于:一
是外源氮形态的差异可影响湿地中环境因子的改
变,进而影响湿地土壤 N2O产生的生物作用过程.土
壤 pH是影响反硝化过程的一个重要因素,反硝化
细菌最适 pH 值范围是 6 ~ 8.在低 pH 土壤中,N2O
的生成主要来自于异养微生物的硝化作用[29] .
NH4
+ ⁃N输入可能会使湿地土壤 pH 降低,因而抑制
了反硝化过程的 N2O 产生.二是外源氮形态可影响
其进入湿地土壤后的迁移与转化,进而影响到硝化⁃
反硝化作用的反应基质.NH4
+ ⁃N 进入土壤后,其含
量可通过吸附、转化和硝化等作用迅速减少,最终达
到湿地土壤 NH4
+ ⁃N 含量的平衡.相关研究表明,大
量的 NH4
+ ⁃N输入后,NO3
- ⁃N 含量也会发生明显变
化,但这一变化在第 2天才达到最高值.由于本研究
在实验室内仅培养 24 h,所以等量的 NH4
+ ⁃N 含量
产生的硝化⁃反硝化基质在 24 h 内可能远远小于等
量的 NO3
- ⁃N.
本研究亦发现,氮输入类型亦可对湿地土壤产
生 N2O的非生物作用产生不同程度的影响.NO3
- ⁃N
输入对 R0、R2007和 R2002土壤非生物作用 N2O产生的
影响主要表现为抑制,而 NH4
+ ⁃N 输入整体提高了
R0和 R2002土壤非生物作用的 N2O 产生量.这可能主
要是因为不同形态氮输入调节了土壤 pH,进而影响
了土壤的非生物作用(纯化学过程)反应速率.相关
研究表明,随着 pH的降低,通过纯化学反应生成的
N2O占 N2O释放总量的比例升高.本研究的 NO3
- ⁃N
添加主要使用 KNO3溶液,其对于土壤 pH 影响不
2411 应  用  生  态  学  报                                      27卷
大,而 NH4
+ ⁃N添加试验主要采用 NH4Cl 溶液,降低
了土壤 pH,有利于非生物作用产生 N2O.另外,非生
物作用(化学反硝化)的强弱亦受 NO2
-的积累、有
机质以及还原态金属离子等因素的影响[30],而不同
氮输入类型的添加可显著改变土壤 NO2
-含量,从而
影响非生物作用的 N2O产生量.Munro[31]研究指出,
在土壤 pH介于 6.93 ~ 7.85 时,NH4
+ ⁃N 能够迅速氧
化成 NO2
-,而进一步氧化为 NO3
-的速率很慢.因而
当 NH4
+ ⁃N输入后,NO2
-积累较多,NO2
-分解产生的
N2O量亦增多.
4  结    论
NO3
- ⁃N 输入对恢复区湿地土壤 N2O 总产生量
的影响远远大于 NH4
+ ⁃N 输入,但不同氮形态输入
均抑制了 R0土壤的 N2O 总产生量.尽管 NO3
- ⁃N 输
入对 R2002表层土壤 N2O 总产生量的影响明显大于
R2007,但二者的 N2O产生量均随氮输入量的增加而
增加.
不同 NO3
- ⁃N 输入条件下,恢复区湿地土壤的
反硝化作用和硝化细菌反硝化作用受其输入的影响
明显,而 R0土壤产生 N2O的生物过程受其影响并不
显著.尽管 NH4
+ ⁃N 输入对湿地土壤 N2O 的总产生
量影响不大,但其输入整体促进了 R0土壤的硝化细
菌反硝化作用、R2007土壤的硝化作用以及 R2002土壤
的非生物作用.
NO3
- ⁃N 输入对 R0、R2007和 R2002湿地土壤 N2O
产生的非生物作用主要表现为抑制,而 NH4
+ ⁃N 输
入整体提高了 R0和 R2002湿地土壤非生物作用的
N2O产生量. NO3
- ⁃N 输入显著增加了湿地土壤的
N2O总产生量,改变了原有湿地土壤生物作用和非
生物作用的贡献模式,故生态恢复工程导致的
NO3
- ⁃N养分输入应受到特别关注.
参考文献
[1]  Bouwman AF. Exchange of greenhouse gases between
terrestrial ecosystems and the atmosphere / / Bouwman
AF, ed. Soil and the Greenhouse Effect, Proceedings of
the International Conference on Soils and the Greenhouse
Effect. Chichester, UK: John Wiley & Sons, 1990
[2]  Wrage N, Velthof GL, Van Beusichem ML, et al. Role
of nitrifier denitrification in the production of nitrous
oxide. Soil Biology and Biochemistry, 2001, 33:1723-
1732
[3]  Sun W⁃G (孙文广), Sun Z⁃G (孙志高), Gan Z⁃T
(甘卓亭), et al. Contribution of different processes in
wetland soil N2O production in different restoration pha⁃
ses of the Yellow River estuary, China. Environmental
Science (环境科学), 2014, 35(8): 3110- 3119 ( in
Chinese)
[4]  Liikanen A, Ratilainen E, Saarnio S, et al. Greenhouse
gas dynamics in boreal, littoral sediments under raised
CO2 and nitrogen supply. Freshwater Biology, 2003,
48: 500-511
[5]  Muñoz⁃Hincapié M, Morell JM, Corredor JE. Increase
of nitrous oxide flux to the atmosphere upon nitrogen ad⁃
dition to red mangroves sediments. Marine Pollution Bul⁃
letin, 2002, 44: 992-996
[6]  Schiller CL, Hastie DR. Exchange of nitrous oxide with⁃
in the Hudson Bay lowland. Journal of Geophysical Re⁃
search, 1994, 99: 1573-1588
[7]  Moseman⁃Valtierra S, Gonzalez R, Kroeger KD, et al.
Short term nitrogen additions can shift a coastal wetland
from a sink to a source of N2O. Atmospheric Environ⁃
ment, 2011, 45: 4390-4397
[8]  Milton MH, Morell JM, Corredor JE. Increase of nitrous
oxide flux to the atmosphere upon nitrogen addition to
red mangroves sediments. Marine Pollution Bulletin,
2002, 44: 992-996
[9]  Mu X⁃J (牟晓杰), Liu X⁃T (刘兴土), Tong C (仝
川), et al. Effects of human disturbance on nitrification
and denitrification potential in the Min River estuarine
wetland. China Environmental Science (中国环境科
学), 2013, 33(8): 1413-1419 (in Chinese)
[10]  Zhang Y⁃X (张永勋), Zeng C⁃S (曾从盛), Huang J⁃
F (黄佳芳), et al. Effects of human⁃caused distur⁃
bance on nitrous oxide flux from Cyperus malaccensis
marsh in the Minjiang River estuary. China Environmen⁃
tal Science (中国环境科学), 2013, 33(1): 138-146
(in Chinese)
[11]  Sun ZG, Wang LL, Tian HQ, et al. Fluxes of nitrous
oxide and methane in different coastal Suaeda salsa mar⁃
shes of the Yellow River estuary, China. Chemosphere,
2013, 90: 856-865
[12]  Sun ZG, Wang LL, Song HL, et al. Spatial and tempo⁃
ral variations of nitrous oxide flux between coastal marsh
and the atmosphere in the Yellow River estuary of China.
Environmental Science and Pollution Research, 2014,
21: 419-433
[13]  Cui BS, Yang QC, Yang ZF, et al. Evaluating the eco⁃
logical performance of wetland restoration in the Yellow
River Delta, China. Ecological Engineering, 2009, 35:
1090-1103
[14]  Dong K⁃K (董凯凯), Wang H (王  慧), Yang L⁃Y
(杨丽原), et al. Change characteristics of soil carbon
and nitrogen contents in the Yellow River Delta soil after
artificial restoration. Acta Ecologica Sinica (生态学
报), 2011, 31(16): 4778-4782 (in Chinese)
[15]  Wrage N, Velthof GL, Laanbroek HJ, et al. Nitrous
oxide production in grassland soils: Assessing the contri⁃
bution of nitrifier denitrification. Soil Biology and Bio⁃
chemistry, 2004, 36: 229-236
[16]  Aelion CM, Shaw JN, Wahl M. Impact of suburbaniza⁃
tion on ground water quality and denitrification in coas⁃
34114期                    孙志高等: 黄河口不同恢复阶段湿地土壤 N2O产生过程对氮输入的响应         
tal aquifer sediments. Journal of Experimental Marine
Biology and Ecology, 1997, 213: 31-51
[17]  Wan X⁃H (万晓红), Wang Y⁃C (王雨春), Lu J (陆
瑾), et al. Study on nitrogen transformation and N2O
emission flux in Baiyangdian wetland. Journal of Hy⁃
draulic Engineering (水利学报), 2009, 40 ( 10):
1167-1174 (in Chinese)
[18]   Li J⁃B (李建兵), Huang G⁃H (黄冠华). Effect of
NaCl on ammonia volatilization, nitrification and denitri⁃
fication in silt loam soil. Journal of Agro⁃Environment
Science (农业环境科学学报), 2006, 25(4): 945-
948 (in Chinese)
[19]  Paul EA, Clark FE. Soil Microbiology and Biochemistry.
San Diego,CA: Academic Press, 1996
[20]  Paul JW, Beauchamp EG. Effect of carbon constituents
in manure on denitrification in soil. Canadian Journal of
Soil Science, 1989, 69: 49-61
[21]  Aulakh MS, Rennie DA, Paul EA. Gaseous nitrogen
losses from cropped and summer fallow soils. Canadian
Journal of Soil Science, 1982, 62: 187-195
[22]  Seitzinger SP, Kroeze C, Styles RV. Global distribution
of N2O emissions from aquatic systems: Natural emis⁃
sions and anthropogenic effects. Chemosphere: Global
Change Science, 2000, 2: 267-279
[23]  Ding WX, Yagi K, Cai ZC, et al. Impact of long⁃term
application of fertilizers on N2O and NO production po⁃
tential in an intensively cultivated sandy loam soil. Wa⁃
ter, Air, and Soil Pollution, 2010, 212: 141-153
[24]  Sun Y⁃J (孙英杰), Wu H (吴  昊), Wang Y⁃N (王
亚楠). The influence factors on N2O emissions from ni⁃
trification and denitrification reaction. Ecology and Envi⁃
ronmental Sciences (生态环境学报), 2011, 20(2):
384-388 (in Chinese)
[25]  Bremner JM, Blackmer AM, Waring SA. Formation of
nitrous oxide and dinitrogen by chemical decomposition
of hydroxylamine in soils. Soil Biology and Biochemistry,
1980, 12: 263-269
[26]   Sun W⁃G (孙文广), Gan Z⁃T (甘卓亭), Sun Z⁃G
(孙志高), et al. Spatial distribution characteristics of
Fe and Mn contents in the new⁃born coastal marshes in
the Yellow River estuary. Environmental Science (环境
科学), 2013, 34(11): 275-282 (in Chinese)
[27]  Cleemput O, Baert L. Nitrite: A key compound in N
loss processes under acid conditions? Plant and Soil,
1984, 76: 233-241
[28]  Nägele W, Conrad R. Influence of pH on the release of
NO and N2O from fertilized and unfertilized soil. Biology
and Fertility of Soils, 1990, 10: 139-144
[29]  Sun W (孙 伟). Effects of Soil pH Variations on the
Mechanism of N2O Emission. Master Thesis. Yangzhou:
Yangzhou University, 2008 (in Chinese)
[30]  Cai Y⁃J (蔡延江), Ding W⁃X (丁维新), Xiang J (项
剑). Mechanisms of nitrous oxide and nitric oxide pro⁃
duction in soils: A review. Soils (土壤), 2012, 44
(5): 712-718 (in Chinese)
[31]   Munro PE. Inhibition of nitrifers by grass root extracts.
Journal of Applied Ecology, 1996, 3: 231-238
作者简介  孙志高, 男, 1979年生,博士,研究员,博士生导
师. 主要从事河口湿地生物地球化学过程研究. E⁃mail: zhi⁃
gaosun@ 163.com
责任编辑  肖  红
孙志高, 孙文广. 黄河口不同恢复阶段湿地土壤 N2O产生过程对氮输入的响应. 应用生态学报, 2016, 27(4): 1135-1144
Sun Z⁃G, Sun W⁃G. Effects of exogenous nitrogen on N2O production processes in wetland soils of different restoration phases in the
Yellow River estuary. Chinese Journal of Applied Ecology, 2016, 27(4): 1135-1144 (in Chinese)
4411 应  用  生  态  学  报                                      27卷